Merge remote-tracking branch 'remotes/bonzini/tags/for-upstream' into staging
[qemu.git] / qemu-tech.texi
1 @node Implementation notes
2 @appendix Implementation notes
3
4 @menu
5 * CPU emulation::
6 * Managed start up options::
7 @end menu
8
9 @node CPU emulation
10 @section CPU emulation
11
12 @menu
13 * x86::     x86 and x86-64 emulation
14 * ARM::     ARM emulation
15 * MIPS::    MIPS emulation
16 * PPC::     PowerPC emulation
17 * SPARC::   Sparc32 and Sparc64 emulation
18 * Xtensa::  Xtensa emulation
19 @end menu
20
21 @node x86
22 @subsection x86 and x86-64 emulation
23
24 QEMU x86 target features:
25
26 @itemize
27
28 @item The virtual x86 CPU supports 16 bit and 32 bit addressing with segmentation.
29 LDT/GDT and IDT are emulated. VM86 mode is also supported to run
30 DOSEMU. There is some support for MMX/3DNow!, SSE, SSE2, SSE3, SSSE3,
31 and SSE4 as well as x86-64 SVM.
32
33 @item Support of host page sizes bigger than 4KB in user mode emulation.
34
35 @item QEMU can emulate itself on x86.
36
37 @item An extensive Linux x86 CPU test program is included @file{tests/test-i386}.
38 It can be used to test other x86 virtual CPUs.
39
40 @end itemize
41
42 Current QEMU limitations:
43
44 @itemize
45
46 @item Limited x86-64 support.
47
48 @item IPC syscalls are missing.
49
50 @item The x86 segment limits and access rights are not tested at every
51 memory access (yet). Hopefully, very few OSes seem to rely on that for
52 normal use.
53
54 @end itemize
55
56 @node ARM
57 @subsection ARM emulation
58
59 @itemize
60
61 @item Full ARM 7 user emulation.
62
63 @item NWFPE FPU support included in user Linux emulation.
64
65 @item Can run most ARM Linux binaries.
66
67 @end itemize
68
69 @node MIPS
70 @subsection MIPS emulation
71
72 @itemize
73
74 @item The system emulation allows full MIPS32/MIPS64 Release 2 emulation,
75 including privileged instructions, FPU and MMU, in both little and big
76 endian modes.
77
78 @item The Linux userland emulation can run many 32 bit MIPS Linux binaries.
79
80 @end itemize
81
82 Current QEMU limitations:
83
84 @itemize
85
86 @item Self-modifying code is not always handled correctly.
87
88 @item 64 bit userland emulation is not implemented.
89
90 @item The system emulation is not complete enough to run real firmware.
91
92 @item The watchpoint debug facility is not implemented.
93
94 @end itemize
95
96 @node PPC
97 @subsection PowerPC emulation
98
99 @itemize
100
101 @item Full PowerPC 32 bit emulation, including privileged instructions,
102 FPU and MMU.
103
104 @item Can run most PowerPC Linux binaries.
105
106 @end itemize
107
108 @node SPARC
109 @subsection Sparc32 and Sparc64 emulation
110
111 @itemize
112
113 @item Full SPARC V8 emulation, including privileged
114 instructions, FPU and MMU. SPARC V9 emulation includes most privileged
115 and VIS instructions, FPU and I/D MMU. Alignment is fully enforced.
116
117 @item Can run most 32-bit SPARC Linux binaries, SPARC32PLUS Linux binaries and
118 some 64-bit SPARC Linux binaries.
119
120 @end itemize
121
122 Current QEMU limitations:
123
124 @itemize
125
126 @item IPC syscalls are missing.
127
128 @item Floating point exception support is buggy.
129
130 @item Atomic instructions are not correctly implemented.
131
132 @item There are still some problems with Sparc64 emulators.
133
134 @end itemize
135
136 @node Xtensa
137 @subsection Xtensa emulation
138
139 @itemize
140
141 @item Core Xtensa ISA emulation, including most options: code density,
142 loop, extended L32R, 16- and 32-bit multiplication, 32-bit division,
143 MAC16, miscellaneous operations, boolean, FP coprocessor, coprocessor
144 context, debug, multiprocessor synchronization,
145 conditional store, exceptions, relocatable vectors, unaligned exception,
146 interrupts (including high priority and timer), hardware alignment,
147 region protection, region translation, MMU, windowed registers, thread
148 pointer, processor ID.
149
150 @item Not implemented options: data/instruction cache (including cache
151 prefetch and locking), XLMI, processor interface. Also options not
152 covered by the core ISA (e.g. FLIX, wide branches) are not implemented.
153
154 @item Can run most Xtensa Linux binaries.
155
156 @item New core configuration that requires no additional instructions
157 may be created from overlay with minimal amount of hand-written code.
158
159 @end itemize
160
161 @node Managed start up options
162 @section Managed start up options
163
164 In system mode emulation, it's possible to create a VM in a paused state using
165 the -S command line option. In this state the machine is completely initialized
166 according to command line options and ready to execute VM code but VCPU threads
167 are not executing any code. The VM state in this paused state depends on the way
168 QEMU was started. It could be in:
169 @table @asis
170 @item initial state (after reset/power on state)
171 @item with direct kernel loading, the initial state could be amended to execute
172 code loaded by QEMU in the VM's RAM and with incoming migration
173 @item with incoming migration, initial state will by amended with the migrated
174 machine state after migration completes.
175 @end table
176
177 This paused state is typically used by users to query machine state and/or
178 additionally configure the machine (by hotplugging devices) in runtime before
179 allowing VM code to run.
180
181 However, at the -S pause point, it's impossible to configure options that affect
182 initial VM creation (like: -smp/-m/-numa ...) or cold plug devices. The
183 experimental --preconfig command line option  allows pausing QEMU
184 before the initial VM creation, in a ``preconfig'' state, where additional
185 queries and configuration can be performed via QMP before moving on to
186 the resulting configuration startup. In the preconfig state, QEMU only allows
187 a limited set of commands over the QMP monitor, where the commands do not
188 depend on an initialized machine, including but not limited to:
189 @table @asis
190 @item qmp_capabilities
191 @item query-qmp-schema
192 @item query-commands
193 @item query-status
194 @item x-exit-preconfig
195 @end table